计算机组成原理复习

复习课计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第1页!教学目标掌握第1章计算机系统概论知识点掌握第3章系统总线知识点掌握第4章存储器知识点掌握第5章输入输出系统知识点掌握第6章计算机的运算方法知识点掌握第7章指令系统知识点计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第2页!期末考试题型选择题（10小题1.5分）15分名词解释（5小题3分）15分简答题（6小题5分）30分计算题（4小题7分）28分设计题（2小题12分，选做1题）20分计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第3页!计算机系统的层次结构高级语言虚拟机器M3汇编语言虚拟机器M2操作系统虚拟机器机器语言实际机器M1微指令系统微程序机器M0第1章计算机系统概论计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第4页!总线的基本概念为什么要用总线什么是总线是连接各个部件的信息传输线是各个部件共享的传输介质总线的分类片内总线系统总线通信总线第3章系统总线总线的性能指标总线宽度数据线的根数总线带宽每秒传输的最大字节数（MBps）计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第5页!总线控制通信控制目的解决通信双方协调配合问题总线通信的四种方式通信双方由统一时标控制数据传送充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力同步通信*

异步通信*半同步通信分离式通信采用应答方式，没有公共时钟标准同步、异步结合第3章系统总线计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第6页!存储器的层次结构存储器三个主要特性的关系第4章存储器高低小大快慢辅存寄存器缓存主存磁盘光盘磁带光盘磁带速度容量价格位／CPUCPU主机计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第7页!主存储器概述主存的基本组成第4章存储器存储体驱动器译码器MAR控制电路读写电路MDR....................地址总线数据总线读写计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第8页!主存储器概述主存的技术指标存储容量存储速度存取时间存储周期存储器的带宽第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第9页!存储器容量的扩展位扩展（增加存储字长）DD••••D0479AA0•••21142114CSWE用2片1K×4位存储芯片组成1K×8位的存储器第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第10页!存储器与CPU的连接主存和CPU的联系MDRMARCPU主存读数据总线地址总线写第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第11页!海明码编码（发现两位错或纠正一位错的编码）L=3第4章存储器L1=D+C(D≥C)计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第12页!Cache的基本结构第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第13页!Cache的命中率与效率CPU欲访问的信息在Cache中的比率Cache–主存系统的效率设Cache命中率为h，访问Cache的时间为tc，访问主存的时间为tm则有：第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第14页!Cache–主存的地址映射全相联映射字块2m－1字块2c－1字块1

字块0……字块2c－1字块1字块0…标记标记标记主存字块标记

字块内地址主存地址m=t+c

位b位m

=

t+cCache存储器主存储器

字块0第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第15页!输入输出系统的组成I/O软件I/O指令CPU指令的一部分通道指令通道自身的指令I/O硬件I/O接口I/O设备I/O与主机信息传送的控制方式程序查询方式程序中断方式直接存储器存取方式DMAI/O通道方式I/O处理机方式第5章输入输出系统计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第16页!I/O中断处理过程中断请求中断判优中断响应中断服务中断返回保护现场中断服务恢复现场INTA中断向量地址INTR调用中断服务程序和调用子程序有何区别？计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第17页!真值与机器数真值X=-0.11111机器数原码X=1.11111补码X=1.00001反码X=1.00000移码X=0.00001转换第6章计算机的运算方法计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第18页!定点与浮点表示定点表示第6章计算机的运算方法Sf

S1S2

Sn…数符数值部分小数点位置Sf

S1S2

Sn…数符数值部分小数点位置或小数点按约定方式标出计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第19页!定点与浮点表示第6章计算机的运算方法Sf代表浮点数的符号n其位数反映浮点数的精度m其位数反映浮点数的表示范围j阶码：整数S尾数：小数jf和m共同表示小数点的实际位置jf

j1

j2

jm

Sf

S1S2

Sn

……j

阶码S

尾数阶符数符阶码的数值部分尾数的数值部分计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第20页!定点运算加减法运算加法[A]补+[B]补=[A+B]补减法[A–B]补=[A+(–B)]补=[A]补+[–B]补溢出(双符号位变形补码)第6章计算机的运算方法计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第21页!浮点运算浮点加减运算对阶尾数求和规格化舍入溢出例题P2726.30第6章计算机的运算方法计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第22页!扩展操作码技术第7章指令系统OPA1A2A3000000011110…A1A1A1…A2A2A2…A3A3A3…A2A2A2…A3A3A3…111111111111…000000011110…111111111111…111111111111…111111111111…000000011111…111111111111…111111111111…A3A3A3…000000011110…4位操作码8位操作码12位操作码16位操作码最多15条二地址指令最多15条一地址指令16条零地址指令典型例题7.1计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第23页!一条双字长的取数指令（LDA）存于存储器的100和101单元，其中个字为操作码和寻址特征M，第二个字为形式地址。基址寄存器的内容为100，存储器各单元的内容如下图所示。写出下列寻址方式中，取数指令执行结束后，累加器ACC的内容。立即寻址直接寻址间接寻址基址寻址400800计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第24页!计算机系统组成由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成计算机系统计算机的实体，由看的见摸的着的各种电子元器件组成如主机、外设等硬件软件第1章计算机系统概论计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第25页!冯·诺依曼计算机的特点1945年，数学家冯·诺依曼(vonNeumann)在研究EDVAC机时提出了“存储程序”的概念计算机由五大部件组成指令和数据以同等地位存于存储器指令和数据用二进制表示指令由操作码和地址码组成指令在存储器内顺序存放以运算器为中心指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？第1章计算机系统概论计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第26页!总线控制主要包括两部件：判优控制通信控制主设备(模块)：对总线有控制权从设备(模块)：响应从主设备发来的总线命令总线判优控制分布式集中式计数器定时查询独立请求方式链式查询第3章系统总线计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第27页!存储器分类第4章存储器磁盘磁带光盘高速缓冲存储器（Cache）FlashMemory存储器主存储器辅助存储器MROMPROMEPROMEEPROMRAMROM静态RAM动态RAM计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第28页!存储器的层次结构缓存----主存层次和主存----辅存层次第4章存储器缓存CPU主存辅存缓存主存辅存主存10ns20ns200nsms（解决速度不匹配）（解决存储系统容量不足）虚拟存储器虚地址逻辑地址实地址物理地址主存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第29页!主存储器概述主存中存储单元地址的分配寻址范围地址线一个16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是?第4章存储器高位字节地址为字地址低位字节地址为字地址字地址字节地址11109876543210840字节地址字地址452301420计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第30页!随机存取存储器(RAM)静态RAM(SRAM)动态RAM(DRAM)为什么要刷新刷新方式（集中刷新、分散刷新、异步刷新）第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第31页!存储器容量的扩展字扩展（增加存储字的数量）用2片1K×8位存储芯片组成2K×8位的存储器CS0A101K×

8位1K×

8位D7D0•••••••••••••••••WEA1A0•••A91CS1第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第32页!存储器与CPU的连接连接控制地址线的连接数据线的连接读/写线的连接片选线的连接合理选用芯片其他时序、负载典型例题例4.1P94习题4.15P151第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第33页!高速缓冲存储器概述程序访问的局部性原理缓存CPU主存容量小速度高容量大速度低程序正在执行的程序将要执行的第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第34页!主存和缓存的编址主存和缓存按块存储块的大小相同~~~~……主存块号主存储器012m－1字块0字块1字块M－1主存块号块内地址m位b位n位M块B个字缓存块号块内地址c位b位C块B个字~~~~……字块0字块1字块C－1012c－1标记Cache缓存块号第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第35页!Cache–主存的地址映射直接映射

字块2m－1

字块2c+1

字块2c+1－1

字块2c

+1

字块2c

字块2c－1

字块1字块0………主存储体字块1

标记字块0

标记字块2c－1标记Cache存储体t位012c－1…字块字块地址主存字块标记t位c

位b

位主存地址比较器（t位）=≠不命中有效位=1？*m位Cache内地址否是命中

字块2c+1

字块2c字块0字块0第4章存储器计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第36页!Cache–主存的地址映射组相联映射典型例题：例4.9例4.11第4章存储器字块2m－1字块2c-r+1

字块2c-r+

1字块2c-r字块2c-r

－

字块1字块0………字块3标记字块1标记字块2c－1标记字块2标记字块0标记字块2c－2标记…………字块内地址组地址主存字块标记s=t+r位q=

c－r位b位组012c-r－1主存地址Cache主存储器m位共Q组，每组内两块（r=1)1计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第37页!I/O接口的基本组成第5章输入输出系统命令寄存器和命令译码器设备选择电路设备状态标记数据缓冲寄存器DBR控制逻辑电路I/O接口外部设备数据线命令状态数据线命令线状态线CPU地址线计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第38页!DMA方式DMA和程序中断两种方式的数据通路CPU主存ACC中断接口DMA接口I/O设备中断方式数据传送通路输入指令输出指令DMA方式数据传送通路周期挪用计算机组成原理复习共46页，您现在浏览的是第39页!真值与机器数第6章计算机的运算方法000000000000000100000010…011111111000000010000001111111011111111011111111…128129-0-1-128-127-127-126二进制代码无符号数对应的真值原码对应的真值补码对应的真值反码对应的真值012127…253254255…-125-126-127…-3-2-1…-2-1-0…+0+1+2+127…+0+1+2+127…+0+1+2+127…FFH分别表示为原